磨床基础知识

1、磨床基础知识磨工基础知识一、砂轮：砂轮是磨削加工中最主要的一类磨具。砂轮是在磨料中加入结合剂，经压坯、干燥和焙烧而制成的多孔体。由于磨料、结合剂及制造工艺不同，砂轮的特性差别很大，因此对磨削的加工质量、生产率和经济性有着重要影响。砂轮的特性主要是由磨料、力度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定。 （1）磨料 磨料是砂轮的主要组成部分，它具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。常用磨料代号、特点及应用范围简表 表 常用磨料代号、特性及适用范围 系别 名称 代号 主要 成分 显微硬度 （ HV） 颜色 特性 适用范围 氧

2、化物系 棕刚玉 A AL 2 O 3 91-96% 2200-2288 棕褐色 硬度高，韧性好，价格便宜 磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜 白钢玉 WA AL 2 O 3 97-99% 2200-2300 白色 硬度高于棕刚玉，磨粒锋利，韧性差 磨削淬硬的碳钢、高速钢 碳化物系 黑碳化硅 C SiC 95% 2840-3320 黑色带光泽 硬度高于钢玉，性脆而锋利，有良好的导热性和导电性 磨削铸铁、黄铜、铝及非金属 绿碳化硅 GC SiC 99% 3280-3400 绿色带光泽 硬度和脆性高于黑碳化硅，有良好的导电性和导热性 磨削硬质合金、宝石、陶瓷、光学玻璃、不锈钢 高硬磨料 立方 氮化硼

3、 CBN 立方 氮化硼 8000-9000 黑色 硬度仅次于金刚石，耐磨性和导电性好，发热量小 磨削硬质合金、不锈钢、高合金钢等难加工材料 人造 金刚石 MBD 碳结 晶体 10000 乳白色 硬度极高，韧性很差，价格昂贵 磨削硬质合金、宝石、陶瓷等高硬度材料 （2）粒度 粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。对于颗粒尺寸大于 40 m的磨料，称为磨粒。用筛选法分级，粒度号以磨粒通过的筛网上每英寸长度内的孔眼数来表示。如60 # 的磨粒表示其大小刚好能通过每英寸长度上有60孔眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40 m的磨料，称为微粉。用显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后的

4、数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸为20 m。 砂轮的粒度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削脆而硬材料时，则选用较细的磨粒。粒度的选用见表 。 表 磨料粒度的选用 粒度号 颗粒尺寸范围 / m 适用范围 粒度号 颗粒尺寸范围 / m 适用范围 12-36 2000-1600 500-400 粗磨、荒磨、切断钢坯、打磨毛刺 W40-W20 40-28 20-14 精磨、超精磨、螺纹磨、珩磨 46-80 400-315 2

5、00-160 粗磨、半精磨、精磨 W14-W10 14-10 10-7 精磨、精细磨、超精磨、镜面磨 100-280 165-125 50-40 精磨、成型磨、刀具刃磨、珩磨 7-5 超精磨、镜面磨、制作研磨剂等 （3）结合剂 结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性极耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。常用结合剂的种类、性能及适用范围见表 。 表 常用结合剂的种类、性能及适用范围 种类 代号 性能 用途 陶瓷 V 耐热性、耐腐蚀性好、气孔率大、易保持轮廓、弹性差 应用广泛，适用于 v50m/s的高速磨削，可制成薄片砂轮，用于磨槽、切割等 橡胶 R 强度和弹性更

6、高、气孔率小、耐热性差、磨粒易脱落 适用于无心磨的砂轮和导轮、开槽和切割的薄片砂轮、抛光砂轮等 金属 M 韧性和成形性好、强度大、但自锐性差 可制造各种金刚石磨具 （4）硬度 硬度等级 大级 超软 软 中软 中 中硬 硬 超硬 小级 超软 软 1 软 2 软 3 中软 1 中软 2 中 1 中 2 中硬 1 中硬 2 中硬 3 硬 1 硬 2 超硬 代号 D E F G H J K L M N P Q R S T Y 砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示砂轮容易脱落。砂轮的硬度等级见表 。 表 砂轮的硬度等级及代号 砂轮的硬度与磨料的硬

7、度是完全不同的两个概念。硬度相同的磨料可以制成硬度不同的砂轮，砂轮的硬度主要决定于结合剂性质、数量和砂轮的制造工艺。例如，结合剂与磨粒粘固程度越高，砂轮硬度越高。 砂轮硬度的选用原则是：工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些，以便砂轮磨钝磨粒及时脱落，露出锋利的新磨粒继续正常磨削；工件材料软，因易于磨削，磨粒不易磨钝，砂轮应选硬一些。但对于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时，由于切屑容易堵塞砂轮，应选用较软砂轮。粗磨时，应选用较软砂轮；而精磨、成型磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮的必要形状精度。机械加工中常用砂轮硬度等级为 H至N（软2-中2）。 （5）组织 砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合

8、剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态：紧密、中等、疏松；细分成 0-14号间，共15级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反之，组织号越大，磨粒比例越小，砂轮越疏松，见表。 表 砂轮组织分类 组织号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 磨粒率 % 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 类别 紧密 中等 疏松 应用 精磨、成型磨 淬火工件、刀具 韧性大和硬度低的金属 (6）形状与尺寸 砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。常用

9、砂轮名称、形状简图、代号和主要用途见表 。 表 常用砂轮形状、代号和用途 （7）磨具标记磨具标记的书写顺序是：形状代号、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂和允许的最高线速度。例如：砂轮的标记为P 40040127 WA 60 L 5 V 35 平行砂轮 外径厚度孔径 磨料 粒度 硬度 组织号 结合剂 最高工作线速度(m/s)二、砂轮的安装、平衡与修整：（1） 砂轮的安装在磨床上安装砂轮应特别注意。因为山论在高速旋转条件下工作，在使用前必须仔细检查：1、核对砂轮的特性是否符合使用要求，砂轮与主轴尺寸是否相匹配。 2、将砂轮自由地装配到砂轮主轴上，不可用力挤压。砂轮内径与主轴和卡盘的配合间隙

10、适当，避免过大或过小。配合面清洁，没有杂物。3、砂轮的卡盘应左右对称，压紧面径向宽度应相等。压紧面平直，与砂轮侧面接触充分，装夹稳固，防止砂轮两侧面因受不平衡力作用而变形甚至碎裂。 4、卡盘与砂轮端面之间应夹垫一定厚度的柔性材料衬垫（如石棉橡胶板、弹性厚纸板或皮革等），使卡盘夹紧力均匀分布。 5、紧固砂轮的松紧程度应以压紧到足以带动砂轮不产生滑动为宜，不宜过紧。当用多个螺栓紧固大卡盘时，应按对角线成对顺序逐步均匀旋紧，禁止沿圆周方向顺序紧固螺栓，或一次把某一螺栓拧紧。紧固砂轮卡盘只能用标准板手，禁止用接长扳手或用敲打办法加大拧紧力。其检查方法是目测和音响检查： 1、目测检查是直接用肉眼或借助其

11、他器具察看砂轮表面是否有裂纹或破损等缺陷。 2、音响检查也称敲击试验，主要针对砂轮的内部缺陷，检查方法是用小木锤敲击砂轮。正常的砂轮声音清脆，声音沉闷、嘶哑，说明有问题。 3、砂轮的回转强度检验。对同种型号一批砂轮应进行回转强度抽验，未经强度检验的砂轮批次严禁安装使用。（2） 砂轮的平衡 砂轮不平衡的原因有两点：1、砂轮的制造误差，如砂轮组织不均匀、砂轮内外径不同轴以及砂轮端面和轴线不垂直等原因引起的；2、砂轮的安装误差，砂轮安装偏离，法兰盘中有异物、法兰盘有损坏等原因造成的； 砂轮和经第一次修整的砂轮，以及发现运转不平衡的砂轮平衡试验。调整砂轮的平衡方法有动平衡和静平衡两种方法。 动平衡法：

12、该方法借助安装在机床上的传感器，直接显示出旋转时砂轮装置的不平衡量，通过调整平衡块的位置和距离，将不平衡量控制到最小，这种方法大多用在高精度专用磨床上或者砂轮线速度大于50m/s的高速磨削中。静平衡法：静平衡调整在平衡架上进行，用手工办法找出砂轮重心，加装平衡块，调整平衡块位置，直到砂轮平衡，一般可在八个方位使砂轮保持平衡，这种方法是目前比较普遍使用的方法: 砂轮的平衡1-砂轮 2-心轴 3-法兰盘 4-平衡块 5-平衡轨道 6-平衡架图 砂轮在平衡前，必须要用水平仪调整平衡架至水平，因为砂轮平衡架是检验砂轮的一个工具，大家知道如果检验工具失去精度，那么检验出来的产品也就失去了精度，所以很多企

13、业都把砂轮平衡架用水平仪校正好后固定在一个比较安全的地方，防止经常被碰到，影响其水平位置；砂轮在平衡时，将平衡芯轴连同砂轮装好固定后放在平衡架的圆形导轨上，若砂轮不平衡，则砂轮会来回摆动，直到砂轮停止转同为止，那么如图所示，那么砂轮的不平衡量必然在砂轮的下方。在砂轮的另一侧做记号A，在A位置装一块平衡块，并在A位置两侧分别装B、C两块平衡块。装好后再次把砂轮放到平衡架上，以A点为水平位置，若不平衡则调整平衡块B和C，直到砂轮放到任何位置都可以静止说明砂轮平衡已经结束；在第一次平衡后装上磨床，把砂轮的两个侧面和正面修整后要取下来进行第二次精平衡，第二次平衡特别对高精度磨床有特别的要求，一般要达到

14、使砂轮在圆周上八个点进行平衡，所以针对磨床操作人员来讲，砂轮是否平衡好是检验磨床操作人员素质最基本的体现。三、砂轮的磨削过程：磨料切削加工方法有磨削、珩磨、研磨和抛光等，其中以磨削加工应用最为广泛。磨削时各个磨粒表现出来的磨削作用有很大的不同，如图所示。 （1）砂轮上比较凸出的和比较锋利的磨粒起切削作用 这些磨粒在开始接触工件时，由于切入深度极小，磨粒棱尖圆弧的负前角很大，在工件表面上仅产生弹性变形；随着切入深度增大，磨粒与工件表层之间的压力加大，工件表层产生塑性变形并被刻划出沟纹；当切深进一步加大，被切的金属层才产生明显的滑移而形成切屑。这是磨粒的典型切削过程，其本质与刀具切削金属的过程相同

15、(如图a)。(2)砂轮上凸出高度较小或较钝的磨粒起刻划作用 这些磨粒的切削作用很弱，与工件接触时由于切削层的厚度很薄，磨粒不是切削，而是在工件表面上刻划出细小的沟纹，工件材料被挤向磨粒的两旁而隆起(如图b)。（3）砂轮上磨钝的或比较凹下的磨粒 这些磨粒既不切削也不刻划工件，而只是与工件表面产生滑擦，起摩擦抛光作用(如图c)。即使比较锋利且凸出的单个磨粒，其切削过程大致也可分为三个阶段(如下图所示)。在第一阶段，磨粒从工件表面滑擦而过，只有弹性变形而无切屑。第二阶段，磨粒切入工件表层，刻划出沟痕并形成隆起。第三阶段，切削层厚度增大到某一临界值，切下切屑。磨削过程实际上是无数磨粒对工件表面进行错综

16、复杂的切削、刻划、滑擦三种作用的综合过程。一般地说，粗磨时以切削作用为主；精磨时既有切削作用，也有摩擦抛光作用；超精磨和镜面磨削时摩擦抛光作用更为明显。四、砂轮的修整 用砂轮修整工具将砂轮工作表面已经磨钝的表层修去，以恢复砂轮切削性能和正确几何形状的过程，称为砂轮的修整。当砂轮在使用一段时间后，砂轮工作表面就会在磨削过程中砂轮的磨粒在摩擦、挤压作用下，它的棱角逐渐磨圆变钝，或者在磨韧性材料时，磨屑常常嵌塞在砂轮表面的孔隙中，使砂轮表面堵塞，最后使砂轮丧失切削能力。这时，砂轮与工件之间会产生打滑现象，并可能引起振动和出现噪音，使磨削效率下降，表面粗糙度变差。同时由于磨削力及磨削热的增加，会引起工

17、件变形和影响磨削精度，严重时还会使磨削表面出现烧伤和细小裂纹，所以这就需要对砂轮工作表面进行修整。 1、金刚石刀车削法：是将大颗粒的金刚石镶焊在特制的刀杆上。金刚石的尖端被修磨成70-80的尖角，修整时砂轮磨粒碰到金刚石坚硬的尖角，就会破裂形成微刃。这种方法是目前被广泛使用的一种。 在使用金刚石刀修整砂轮时应注意的几个方面：1）、应该根据砂轮的直径选择金刚石颗粒的大小。一般情况下，砂轮直径为100mm以下时，可选克拉的金刚石；砂轮直径为300 -400mm 时，可选用克拉的金刚石。2）、由于金刚石比较昂贵，在使用前应该检查其焊接是否牢固，以免脱落。在修整砂轮时要不间断的进行冷却，以免金刚石碎裂

18、。3）、金刚石的安装角度一般取10-15，金刚石安装高度要低于砂轮中心1-2mm，且装夹要牢固，防止金刚石振动或扎入砂轮；4）、必须根据加工要求选择修整余量。粗休时，可以增大吃刀量和纵向进给速度；精修时则相反。一般要做2-3次吃刀，然后在无吃刀量的情况下进行往复修整一遍；2、金刚石笔修整法： 金刚石笔是有较小颗粒的金刚石或金刚石粉，用结合力很强的合金结合并压入金属刀杆而制成。根据金刚石分布的情况，金刚石笔有三种：层状、链状、粉状金刚石笔。其使用方法和金刚石刀相同，在一些要求不高的工序中可以代替金刚石刀修整砂轮，不过其中粉状金刚石笔主要用于修整细粒度砂轮。3、滚轮式割刀滚压法：割刀片时多片渗碳淬火钢制成的金属盘。其形状为尖角形，修整时金属盘随砂轮高速转动，并对砂轮表面滚压。这种工具只用于大型砂轮的整形粗修整。4、金刚石滚压磨削法：我们又称金刚滚轮，是将细小的金刚石颗粒均匀的粘固在滚轮体上，一般采用电镀法，滚轮外形可以做成比较复杂的形状，具有较高的修整精度。但是价格比较昂贵，只有在批量较大和高附加值产品磨削中使用，普通情况一般不采用。五、实际操作中要注意的事项1、每次起动砂轮前，应将液压开停伐放在停止位置，调整手柄放在最